新能源科學(xué)與工程專業(yè)（生物質(zhì)能方向）人才培養(yǎng)探索

【摘要】新能源科學(xué)與工程是與我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)的新專業(yè)。自2010年開辦以來，太陽能方向、風(fēng)能方向的人才培養(yǎng)模式、課程設(shè)置等得到了一些高校的積極探索，而以生物質(zhì)能方向?yàn)橹攸c(diǎn)的新能源科學(xué)與工程人才培養(yǎng)模式的探索還較少。生物質(zhì)能是新能源科學(xué)的重要方向，本文對新能源科學(xué)與工程生物質(zhì)能方向的專業(yè)定位、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)理念、課程體系、工程訓(xùn)練、本科生的國際視野等方面進(jìn)行了探索，為制定該專業(yè)的人才培養(yǎng)模式提供了參考。

【關(guān)鍵詞】新能源科學(xué)與工程 培養(yǎng)方案 課程體系 教學(xué)理念

【基金項(xiàng)目】江蘇省高等教育教改立項(xiàng)研究課題重點(diǎn)課題“建設(shè)美麗中國背景下的高校林科類專業(yè)課程體系重構(gòu)研究”（課題編號為2013JSJG039）；江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題“林業(yè)院校在建設(shè)美麗中國中的特殊使命與途徑研究”（課題編號為B-b/2013/01/013）。

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）01-0236-02

我國能源消費(fèi)過度依賴于煤炭資源，煤炭、石油等化石燃料的過度使用帶來了細(xì)顆粒污染物的大量排放。2014年，我國華北、華中、華東等地區(qū)多次出現(xiàn)霧霾天氣，PM2.5平均濃度多次超過300微克/立方米以上（75為空氣質(zhì)量良）。京津冀地區(qū)的霧霾天氣尤其突出，出現(xiàn)多次“嚴(yán)重”級別的空氣污染。相對于煤炭、石油等常規(guī)能源，以環(huán)保和可再生為特質(zhì)的新能源越來越得到人們的重視。因此，科學(xué)、合理的利用好現(xiàn)有能源、加快發(fā)展各種新能源是我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本國策。

為引導(dǎo)未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，2010年，國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》（國發(fā)〔2010〕32號），明確將新能源作為優(yōu)先發(fā)展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。同年，教育部發(fā)布《教育部辦公廳關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報和審批的通知》，要求有關(guān)高校積極申報與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展人才需求相關(guān)的新專業(yè)，從而滿足國家對該領(lǐng)域教學(xué)、科研、應(yīng)用、管理等方面的專業(yè)人才需求。新能源科學(xué)與工程本科專業(yè)自2011年在我國部分高校開始設(shè)置并招生后，每年都有高校獲批開辦該專業(yè)。目前，開設(shè)以太陽能方向、風(fēng)能方向?yàn)橹鞯男履茉纯茖W(xué)與工程專業(yè)的高校較多，已有部分文獻(xiàn)報道了這方面的探索[1-3]，而以生物質(zhì)能方向?yàn)橹攸c(diǎn)的新能源科學(xué)與工程的人才培養(yǎng)探索還較少。本文在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合南京林業(yè)大學(xué)新能源科學(xué)與工程本科專業(yè)的建設(shè)情況，對新能源科學(xué)與工程專業(yè)（生物質(zhì)能方向）的培養(yǎng)模式進(jìn)行探索研究。

1.我國生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀

近年來，核能、太陽能和風(fēng)能已經(jīng)有了很好的發(fā)展，生物質(zhì)能也引起了社會各方的極大關(guān)注。我國生物質(zhì)資源極為豐富，農(nóng)作物秸稈資源每年約7億噸，其中林業(yè)三剩物1.2億噸。生物質(zhì)包括各種秸稈、果殼及林業(yè)三剩物等，具有來源廣、數(shù)量多、可再生及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種十分寶貴的可持續(xù)獲得的綠色資源。據(jù)國家能源局2012的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國每年有約4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的生物質(zhì)資源可作為能源利用。

《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中明確指出，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，優(yōu)先發(fā)展“農(nóng)林生物質(zhì)的綜合利用”和“環(huán)保型肥料”，重點(diǎn)研究開發(fā)：高效、低成本、大規(guī)模農(nóng)林生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)，生物質(zhì)能和化工產(chǎn)品等生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，以及環(huán)保型肥料、控釋肥料與相關(guān)設(shè)備。因此，培育并加快生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對于保障國家能源安全、實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)、提高生物質(zhì)利用價值均具有重大意義，同時也是落實(shí)上述文件的具體舉措。

近年來，我國積極推進(jìn)生物質(zhì)開發(fā)利用。2006年1月我國正式實(shí)施了《可再生能源法》，確立了一系列可再生能源利用的制度和措施。此后，2007年，國家發(fā)展改革委、科技部、農(nóng)業(yè)部、中國科學(xué)院等部門先后出臺了一系列政策和規(guī)劃，大力推進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)展。在國家政策的引導(dǎo)和支持下，生物質(zhì)能利用在“十一五”時期取得了較快的發(fā)展。到2010年底，生物質(zhì)能年利用量合計(jì)約2400萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電190萬千瓦，燃料乙醇180萬噸，生物柴油50萬噸，沼氣130億立方米，成型燃料300萬噸。

“十二五”以來，我國繼續(xù)大力支持生物質(zhì)能科技創(chuàng)新。2012年科技部出臺了《生物質(zhì)能源科技發(fā)展“十二五”重點(diǎn)專項(xiàng)規(guī)劃》，部署了先進(jìn)生物液體燃料的制備和新型氣化發(fā)電技術(shù)等重點(diǎn)任務(wù)，并提出了多渠道投融資機(jī)制。同年，國家能源局發(fā)布了《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》。預(yù)計(jì)到2015年底，我國將形成較為完整的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)體系；生物質(zhì)能年利用量將超過5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

需要指出的是，雖然我國新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，然而推動新能源行業(yè)前進(jìn)的人才供給卻顯得捉襟見肘。高素質(zhì)專業(yè)人才和核心技術(shù)的缺失，已嚴(yán)重阻礙了我國當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展；對于快速發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)而言，技術(shù)人才的供應(yīng)同樣面臨嚴(yán)重不足。因此，亟待加大人才培養(yǎng)力度，以滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對新能源教學(xué)科研、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、經(jīng)營管理等方面人才的迫切需求。

2.人才培養(yǎng)模式和課程體系建設(shè)

2.1 明確專業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)

新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)是課程設(shè)置和教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)、依據(jù)。本專業(yè)在國內(nèi)甚在世界上都是非常新的專業(yè)。因此，找準(zhǔn)本專業(yè)人才培養(yǎng)定位和確立該專業(yè)人才培養(yǎng)的長遠(yuǎn)目標(biāo)尤為重要。

新能源科學(xué)與工程專業(yè)面向新能源產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)掌握新能源科學(xué)與工程扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識，能夠在生物質(zhì)能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿刃履茉垂こ碳夹g(shù)人才和專門人才。本專業(yè)生物質(zhì)能方向的基本要求是，本專業(yè)學(xué)生應(yīng)具有扎實(shí)的自然科學(xué)、人文和社會科學(xué)基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識；獲得本專業(yè)領(lǐng)域的基本技能和工程實(shí)踐訓(xùn)練，具有太陽能、沼氣能、風(fēng)能利用所必需的專業(yè)知識和開發(fā)能力，具有進(jìn)行生物質(zhì)熱化學(xué)利用、生物化學(xué)利用的制圖、設(shè)計(jì)、測試、計(jì)算分析、試驗(yàn)研究以及管理的基本能力，具有節(jié)能減排和環(huán)保肥料的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)?zāi)芰?；了解新能源尤其是生物質(zhì)能的科學(xué)前沿、發(fā)展?fàn)顩r與趨勢，具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和較高的外語水平。

2.2 注重“厚基礎(chǔ)、寬平臺、交叉學(xué)科”的教學(xué)理念

重視本科生專業(yè)基礎(chǔ)知識的教學(xué)，本專業(yè)開設(shè)了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、程序設(shè)計(jì)（C語言）、大學(xué)物理、基礎(chǔ)化學(xué)、工程力學(xué)、工程圖學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工及電子技術(shù)等課程，培養(yǎng)大學(xué)生系統(tǒng)地掌握與本專業(yè)緊密相關(guān)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和機(jī)械方面的知識。其次，根據(jù)新能源專業(yè)的特點(diǎn)，在強(qiáng)調(diào)工程熱力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)的同時，開設(shè)新能源科學(xué)與工程專業(yè)導(dǎo)論、新能源材料基礎(chǔ)與應(yīng)用、風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電原理、太陽能利用技術(shù)等新能源課程，使本科生接受并掌握新能源的概念、原理和應(yīng)用，確保學(xué)生具備新能源領(lǐng)域相關(guān)的扎實(shí)的基礎(chǔ)理論。再次，通過專業(yè)基礎(chǔ)選修課如計(jì)算方法、概率統(tǒng)計(jì)、儀器分析、化工原理、植物資源化學(xué)、熱工測量與過程控制技術(shù)、節(jié)能原理與技術(shù)、科研方法與科技寫作等課程，讓本科生根據(jù)自身基礎(chǔ)知識水平，合理選擇專業(yè)選修課，進(jìn)一步強(qiáng)化在制圖、設(shè)計(jì)、測試、計(jì)算分析、試驗(yàn)研究、寫作等方面的基本能力。

2.3 建立生物質(zhì)能為主的新能源課程體系

充分發(fā)揮本校學(xué)科優(yōu)勢和特點(diǎn)，組織本專業(yè)科研和教學(xué)都優(yōu)秀的教師講授生物質(zhì)能源工程、生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)工藝與技術(shù)、生物質(zhì)預(yù)處理工藝學(xué)等專業(yè)必修課，使本科生在具有生物質(zhì)能利用的基礎(chǔ)知識；同時，通過開設(shè)能源系統(tǒng)分析及系統(tǒng)節(jié)能、新能源發(fā)電系統(tǒng)與設(shè)備、能源工程和管理、余熱利用系統(tǒng)與設(shè)備、生物質(zhì)燃?xì)饫眉夹g(shù)、生物油制備與應(yīng)用、炭材料與炭基肥技術(shù)等專業(yè)特色選修課，培養(yǎng)本科生具備新能源尤其是生物質(zhì)能方面的設(shè)計(jì)、測試、試驗(yàn)研究以及管理的基本能力。最后，通過實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課如新能源材料基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，以及新能源科學(xué)創(chuàng)新與研究、可行性研究報告編寫與實(shí)踐、生物質(zhì)熱化學(xué)技術(shù)進(jìn)展（雙語）等差異化培養(yǎng)模塊課程，加強(qiáng)科研和教學(xué)互動，提升專業(yè)內(nèi)涵，培養(yǎng)新能源拔尖人才和具有創(chuàng)新意識及一定的跟蹤掌握新能源科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域新理論、新知識、新技術(shù)的專門人才。

2.4 重視實(shí)踐教學(xué)及工程訓(xùn)練

積極指導(dǎo)本科生申報和參與各級創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）資助項(xiàng)目、學(xué)科競賽以及挑戰(zhàn)杯競賽等大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動；積極引導(dǎo)有興趣、學(xué)有余力的同學(xué)參與到指導(dǎo)教師的科研項(xiàng)目中來，培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新實(shí)踐能力；指導(dǎo)老師在國內(nèi)外新能源企業(yè)合作中，向?qū)W生提供不同類型的專業(yè)實(shí)踐機(jī)會。通過指導(dǎo)學(xué)生開展認(rèn)識實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能。此外，指導(dǎo)老師通過這些環(huán)節(jié)對于特別優(yōu)秀的學(xué)生可向?qū)W院推薦其保研，實(shí)現(xiàn)本研貫通培養(yǎng)。

2.5 培養(yǎng)新能源本科生的國際視野

首先，開設(shè)“生物質(zhì)熱化學(xué)技術(shù)進(jìn)展”等雙語課程，并鼓勵學(xué)有余力的本科生聽取學(xué)院其他專業(yè)雙語課程；借鑒國外新能源專業(yè)的課程設(shè)置，增設(shè)了反映新能源領(lǐng)域前沿的“新能源科學(xué)創(chuàng)新與研究”、“新能源政策與發(fā)展規(guī)劃”、“可行性研究報告編寫與實(shí)踐”等課程。其次指導(dǎo)本科生參加指導(dǎo)教師的學(xué)術(shù)組會，聽取碩士和博士研究生的英文工作匯報，提高本科生對專業(yè)英文和科學(xué)研究的感性認(rèn)識；鼓勵本科生參加中國可再生能源學(xué)會生物質(zhì)能專業(yè)委員會、生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟舉辦的全國研究生生物質(zhì)能源研討會，提高本科生對新能源領(lǐng)域科研前沿的認(rèn)知。此外，要求學(xué)生在開展畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，在本校聽取至少5次有關(guān)能源技術(shù)和應(yīng)用的專題報告，并撰寫心得體會。專題報告可以是國內(nèi)外知名專家或者本專業(yè)教師的講座，也可以合作企業(yè)、招聘會企業(yè)的宏觀報告。通過上述措施，讓學(xué)生了解本專業(yè)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢，拓寬新能源本科生的國際視野。

2.6 拓寬新能源本科生的就業(yè)渠道

本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)前景廣闊，可在生物質(zhì)能、沼氣能、太陽能等新能源和節(jié)能減排領(lǐng)域的企事業(yè)單位、高等院校和政府部門從事技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、新能源科學(xué)教育與研究、新能源管理等相關(guān)工作。本專業(yè)專任教師具有多年從事新能源科研基礎(chǔ)以及產(chǎn)學(xué)研合作的經(jīng)驗(yàn)。這些生物質(zhì)能源企業(yè)以及從事發(fā)電、環(huán)保、節(jié)能減排、肥料的企業(yè)為本專業(yè)學(xué)生就業(yè)提供了良好的信息和條件。近年來新能源產(chǎn)業(yè)以年均超過25%的速度增長，相關(guān)企事業(yè)單位非常歡迎新能源專門人才和技術(shù)人才。一些高校的研究生專業(yè)如生物質(zhì)能源與材料工程、熱能工程、可再生潔凈能源，都需要有較好生物質(zhì)能基礎(chǔ)的本科生，本專業(yè)學(xué)生可以通過考研、保送等形式在國內(nèi)高校進(jìn)一步深造。

3.結(jié)論

能源短缺是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以改變的大趨勢和總趨勢。新能源科學(xué)與工程專業(yè)的設(shè)置順應(yīng)時代的發(fā)展，有助于培養(yǎng)新能源專業(yè)人才，以滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對新能源教學(xué)科研、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、經(jīng)營管理等方面人才的迫切需求。生物質(zhì)能是新能源科學(xué)的重要方向，本文通過對生物質(zhì)能為主的新能源課程體系、實(shí)踐教學(xué)及工程訓(xùn)練、本科生國際視野的培養(yǎng)等人才培養(yǎng)方案等方面的探索，為合理、科學(xué)、有效的開設(shè)新能源科學(xué)與工程（生物質(zhì)能方向）提供了有益的參考。

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作者簡介：

陳登宇，男，講師，從事生物質(zhì)熱解和氣化多聯(lián)產(chǎn)方向的教學(xué)和科研工作。